JPS643373B2 - - Google Patents

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JPS643373B2
JPS643373B2 JP54126680A JP12668079A JPS643373B2 JP S643373 B2 JPS643373 B2 JP S643373B2 JP 54126680 A JP54126680 A JP 54126680A JP 12668079 A JP12668079 A JP 12668079A JP S643373 B2 JPS643373 B2 JP S643373B2
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JP
Japan
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gate
capacitor
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gcs1
voltage
Prior art date
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Application number
JP54126680A
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English (en)
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JPS5650628A (en
Inventor
Tamon Ikeda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS5650628A publication Critical patent/JPS5650628A/ja
Publication of JPS643373B2 publication Critical patent/JPS643373B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/72Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region
    • H03K17/722Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit
    • H03K17/723Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit using transformer coupling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thyristor Switches And Gates (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、サイリスタのドライブ回路に関す
る。
サイリスタとは、PN接合を三つ以上内蔵し、
オン,オフの二つの安定状態を有し、オフからオ
ン、あるいはその逆の切換えを行なうことができ
る半導体素子を意味し、SCR,GCS,SSS,
TRIAC等が含まれる。
サイリスタをオンさせる場合、急峻な立上りで
大レベルのゲート電流を供給すれば、サイリスタ
のオフからオンへの立上りが急峻となり、オン時
の損失を小にできる。また、サイリスタにリアク
タンスを含む負荷が接続されている場合には、オ
フ区間に常に深い負バイアスをゲート・カソード
間に加えていないと、(dV/dt)(転流時臨界オフ電 圧上昇率)をこえるアノード電圧の変化によつて
正規のオン区間以外でもオンするおそれがある。
このようなサイリスタの性質のために、従来のド
ライブ回路では、正及び負の何れの方向にも大レ
ベルのゲート電流を供給する必要があり、ドライ
ブ電力が大きくなる欠点があつた。
また、具体的な従来のドライブ回路としてゲー
トにコンデンサ及び抵抗の並列回路を接続する構
成が知られている。例えばGCSの場合には、ピ
ーク値が2〔A〕に達するゲート電流を供給する
必要があり、上記の抵抗としては、小さい抵抗値
のものを使用しなければならず、そのためコンデ
ンサの充電電荷によるオフ時の負バイアスを確保
しようとすれば、数十μFの大容量のコンデンサ
が必要となり、実際には、コンデンサ及び抵抗の
並列回路を接続する従来のドライブ回路は、不適
当であつた。
本発明は、オン時には、サイリスタに立上りの
急峻な大レベルのゲート電流を供給でき、オフ区
間では、常に深い逆バイアスをゲート・カソード
間に加える機能を有しつつ、ドライブ電力が低減
されたドライブ回路の実現を目的とするものであ
る。
以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。この例は、ワークコイルによつて高
周波磁束を発生させ、ワークコイルに近接してお
かれた調理器具(なべ,フライパン)をうず電流
損によつて加熱する誘導加熱装置に対して本発明
を適用したものである。
第1図は、誘導加熱装置の構成を示し、同図に
おいて、1はGCS(Gate Controlled Switch)を
示し、ダイオードブリツジ構成の整流回路2と平
滑コンデンサ3とで形成された電源電圧がチヨー
クコイル4を介してGCS1のアノード・カソー
ド間に加えられる。5は、電源スイツチである。
また、GCS1のアノード・カソード間と並列に
ワークコイル6及びコンデンサ7の直列回路とダ
ンパーダイオード8とが並列に挿入される。
ワークコイル6は、うず巻形の平面パターンを
有しており、このワークコイル6上に近接して金
属製の調理具が配されるようになされる。
9で示すVCO(電圧制御形発振器)の発振出力
が本発明の適用されたドライブ回路10に供給さ
れ、ドライブ回路10の出力がGCS1のゲート
に供給される。VCO9と関連して出力制御回路
11が設けられ、出力調整用ボリユーム12を動
かすことにより、VCO9の発振周波数を変え、
出力電力を可変するようにしている。VCO9の
発振周波数を高くすると、出力電力が上昇する。
GCS1を含む出力回路の動作を第2図及び第
3図を参照して説明する。ドライブ回路10から
後述のように形成された第3図Aに示す周期Tの
ゲート電圧VGがGCS1のゲート・カソード間に
加えられる。この周期Tのうちでt1〜t3がGCS1
のオン区間であり、t3〜t5がそのオフ区間であ
り、このオフ区間のうちでt3〜t4がダンパー区間
である。
オン区間の等価回路は、第2図Aに示すものと
なり、図示のように電流の方向を定めると、チヨ
ークコイル4を通じて電流IL(第2図B)が流れ、
一方、図示の方向にコンデンサ7が充電されてい
るため、ワークコイル6とコンデンサ7とで定ま
る共振周波数の電流IW(第3図E)がワークコイ
ル6を流れる。第3図におけるt1〜t2の区間が共
振周波数の半周期である。したがつてオン状態の
GCS1のアノード電流IAが第3図Cに示すように
流れ、アノード電圧VAは、第3図Fに示すよう
に略々0〔V〕(厳密にはGCS1のオン時のアノ
ード・カソード間電圧(3V)が存在している)
となる。
ゲート電圧VGがt3において負極性に立下ると、
GCS1がオフし、ダンパー区間t3〜t4となる。こ
のときの等価回路を第2図Bに示す。コンデンサ
7の充電電荷によつてダンパーダイオード8がオ
ンとなり、第3図Dに示すダンパー電流IDがダイ
オード8を流れると共に、チヨークコイル4を介
して電流IL(第3図B)も流れ、したがつてワー
クコイル6に第3図Eに示す電流IWが流れる。
GCS1のアノード電圧VAは、ダイオード8の電
圧降下分だけ負となされている。
コンデンサ7が放電し、ダンパーダイオード8
がt4においてオフすると、GCS1もオフ状態であ
るため、ワークコイル6に蓄えられた電磁エネル
ギーによつて第3図Fに示すように大レベルのア
ノード電圧VAが発生する。アノード電圧VAの立
上り時のひげ状の電圧は、ダンパーダイオード8
の蓄積電荷によつて生じる。このときの等価回路
は、第2図Cに示すものとなり、ワークコイル6
を通じて電流IWが流れ、コンデンサ7が図示の極
性に放電されることになる。t5において、再び順
方向のゲート電圧VGがGCS1に加えられると、
上記の動作を繰り返す。
今、VCO9の発振周波数を高くすると、周期
Tが短かくなり、1周期のうちでGCS1及びダ
ンパーダイオード8が共にオフする区間が短かく
なり、第3図において1点鎖線で示すようにアノ
ード電圧VAのレベルがより高くなる。このため、
アノード電流IAのレベル,ワークコイル6を流れ
る電流IWのレベルが1点鎖線で示すようにより大
となる。また、単位時間当りでGCS1がオンす
る個数も周期を短かくすることによつて増加す
る。この両者の作用によつて出力電力を増大させ
ることができる。
上述のドライブ回路10に対して本発明を適用
した一例の構成を第4図に示す。同図において、
13は、1次側及び2次側が密に結合されたパル
ストランスを示し、その1次コイル14aの一端
が正の電源端子に接続され、その他端がスイツチ
ングトランジスタ15のコレクタに接続される。
トランジスタ15のエミツタが接地され、そのベ
ースと接続された端子16にVCO9の出力パル
ス(第5図A)が供給される。トランス13の2
次コイル14bの一端が接地され、その他端が小
さい値の抵抗器17を介してGCS1のゲートに
接続される。2次コイル14bと並列にコンデン
サ18が接続され、GCS1のゲート及び接地間
にコンデンサ19及び抵抗器20が並列に挿入さ
れる。抵抗器20は、コンデンサ19の放電用の
ものである。
上述の構成において、第5図Aに示すように正
のパルスが端子16に加えられると、トランジス
タ15がオンする。トランジスタ15のオン時に
は、パルストランス13を2次側から見込んだ場
合、略々漏れインダクタンスだけとなる。漏れイ
ンダクタンスは、結合が密のため小さく、この漏
れインダクタンスと抵抗器17とを介してゲート
電流IGがGCS1のゲートに流れ込む。このとき、
漏れインダクタンスとコンデンサ18とが共振回
路を構成してゲート電流IGにリンギングが発生す
る。つまり、第5図Bに示すようにゲート電流IG
の立上りが急峻で大レベルとなり、その後、減衰
振動するものとなる。このリンギングの周期が端
子16に加わるパルスの周期Tの1/10以下となる
ようにコンデンサ18の値が設定されている。こ
のようにしてゲート電流IGが急峻に立上がる様に
してGCS1が確実にターンオンする様に成され
ている。またオン時のゲート電圧VGは第5図C
のt1〜t3で示されている様にGCS1のゲート・カ
ソード間電圧となる。
次にトランジスタ15がオフすると、2次コイ
ル14bの両端間に、逆起電力が生じる。従つて
第5図Cのt3直後のようにゲート電圧VGはマイナ
スに下がる。この時GCS1のゲートに蓄積され
ていた少数キヤリアが放電される為、ゲート電流
IGはマイナスとなる。この放電電流の為にGCS1
のゲート電圧VGは所定区間一定に保たれる。放
電が終了するとゲート電流IGは0となる。
またトランジスタ15のオフする区間では、パ
ルストランス13の1次側は開放となり、2次側
から見たインダクタンスは2次コイル14bのイ
ンダクタンスとなる。この2次コイル14b、抵
抗17及びコンデンサ18,19とがトランジス
タ15のオフ時において共振回路を構成する。従
つてGCS1のゲート電圧VGは前述のごとく所定
区間一定に保たれた後、第5図Cのt3〜t5に示す
ように、2次コイル14bとコンデンサ18,1
9で決定される共振周波数で共振する。この共振
周期は、ゲート電圧VGがトランジスタ15のオ
フ区間においてプラスにならないように、また後
述の様にダンバー区間の終わるt4及びその直後で
最も負方向のバイアスが深くなるように、前述の
周期Tに対し1/3T以上となる様に選ばれている。
この共振波形は、2次コイル14bとコンデンサ
18の共振回路と2次コイル14b、抵抗17及
びコンデンサ19の共振回路の共振波形を合成し
たものであるが、後者の共振回路の方は抵抗17
がダンピング抵抗として働いてピーク値が押さえ
られる為、第5図Cのt3−t4の区間とt4−t5の区
間の傾きが異なつたものとなつている。ダンパー
区間が終わるt4において、前述のようにGCS1の
アノード電圧VAが大レベルに急峻に立上り、
GCS1の接合容量を介して、第5図Dに拡大し
て示すようなノイズ電圧がGCS1のゲートに現
れる。このノイズ電圧のレベルは、GCS1のゲ
ート・カソード間に挿入されたコンデンサ19に
よつてゲート・カソード間インピーダンスが下げ
られているので、小さいものとなされ、これと共
に、ゲート電圧VGが深く負方向になされている
ので、アノード電圧VAの上昇率が(dV/dt)を越 えて、GCS1がオンすることが防止されている。
すなわち前述のようにゲート電圧VGがt4において
最も深い負バイアスとなる様に2次コイル14
b、抵抗17及びコンデンサ18,19で構成さ
れる共振回路の共振周波数が選定されている。
前述のごとくこの共振回路の共振周期は前述の
様に1/3T以上に選ばれているが、極端に長すぎ
ることも好ましくない。
上述のように本発明に依れば、GCS1のオン
時にはパルストランス13の漏れインダクタンス
とコンデンサ18で構成される共振回路の共振周
期をトランジスタ15に供給されるパルスの周期
Tに対して1/10T以下となる様に設定しているの
で、急峻に立上がる大レベルのゲート電流を
GCS1に供給でき、GCS1を確実にオンさせる
事ができる。またGCS1のオフ時には、パルス
トランスの2次コイル2b、抵抗17及びコンデ
ンサ18,19で構成される共振回路の共振周期
を前述のTに対して1/3T以上となる様に設定し
て、GCS1のアノード電圧VAが急峻に立上がる
時点t4においてゲート電圧VGが負方向に最も深い
バイアスとなる様にしているので、GCS1が誤
つてオンする事を防止できる。したがつて、オン
区間で常に大レベルのゲート電流を流す必要がな
くなり、また共振を利用して負方向に深いバイア
スを発生させているために、損失が増加せず、全
体としてドライブ電力を従来より(1/3〜1/2)程
度に減少させることができる。
第6図は、本発明が適用されたドライブ回路の
他の例を示す。第4図と異なる点は、パルストラ
ンス13の1次コイル14aの一端をPNP形ト
ランジスタ21のコレクタに接続し、そのエミツ
タを電源端子+Bに接続していることと、抵抗器
17と並列にダイオード22を接続し、GCS1
のオフ時にこのダイオード22を共振電流が流れ
るようにしていることである。ダイオード22に
より抵抗器17をバイパスすれば、オフ時の損失
を更に少なくすることができる。
本発明が適用されたドライブ回路の回路素子の
値の一例を下記に示す。
コンデンサ18;0.015〔μF〕 コンデンサ1
9;0.01〔μF〕 抵抗器17;6.8〔Ω〕 抵抗器
20;56〔Ω〕
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の全体の接続図、第
2図及び第3図は出力回路の動作説明に用いる等
価回路図及び各部波形図、第4図及び第5図は本
発明が適用されたドライブ回路の一例の接続図及
びその説明に用いる波形図、第6図は本発明が適
用されたドライブ回路の他の例の接続図である。 1はGCS、4はチヨークコイル、6はワーク
コイル、8はダンパーダイオード、10はドライ
ブ回路、13はパルストランス、18,19はコ
ンデンサである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 トランスの1次側コイルにスイツチング素子
    を接続するとともに該トランスの2次側コイルに
    サイリスタを接続し、上記スイツチング素子をオ
    ン、オフさせる事により上記サイリスタをオン、
    オフさせる様にしたサイリスタのドライブ回路に
    おいて、上記2次側コイルの一端を抵抗を介して
    上記サイリスタのゲートに接続するとともに第1
    のコンデンサを介して基準電位に接続し、上記ゲ
    ートを第2のコンデンサを介して上記基準電位に
    接続し、上記スイツチング素子のオン時の上記ト
    ランスの漏れインダクタンスと上記第1のコンデ
    ンサとで構成される共振回路の共振周期を上記ス
    イツチング素子のオンオフの周期の1/10以下と成
    すとともに、上記スイツチング素子のオフ時に上
    記2次側コイルと上記抵抗と上記第1及び第2の
    コンデンサで構成される共振回路の共振周期を上
    記スイツチング素子のオンオフの周期の1/3以上
    と成したことを特徴とするサイリスタのドライブ
    回路。
JP12668079A 1979-10-01 1979-10-01 Driving circuit of thyristor Granted JPS5650628A (en)

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JPS5650628A JPS5650628A (en) 1981-05-07
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